JP2014231748A - Exhaust gas purification device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の排ガス浄化装置に関し、特に排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and more particularly to an exhaust gas purification device that removes nitrogen oxides contained in exhaust gas.
内燃機関であるディーゼルエンジン(以後「エンジン」と称す)の排気系には、エンジンから排出される排ガスに含まれ、有害物質とされるディーゼル排気微粒子〔以後「PM(Particulate Matter)」と称す〕及び窒素酸化物(以後NOxと称す)が含まれており、PMはディーゼルパティキュレートフィルタ〔以後「DPF(Diesel Particulate Filter)」と称す〕にて補足される。DPFで浄化された排ガスは、該排ガス中に含まれるNOxを還元剤と反応させる選択還元型触媒〔以後「SCR触媒(Selective Catalytic Reduction)」と称す〕上で還元反応させて、NOxの排出濃度を低減するようにしたものが、広く実用化されている。
還元剤として使用されているアンモニア(NH3)の有効性は知られているが、アンモニアを自動車等の輸送機関に搭載して移動するには、安全上問題があることから毒性のない尿素水を尿素水タンクに貯溜した状態で保持し、尿素水タンクから排ガス中に尿素水を噴射して還元剤として使用している。
また、DPFの上流側には、SCR触媒において、NOx浄化率を向上させるため、NO→NO2に酸化(2NO+O2→2NO2)する前段酸化触媒を配設されている。
更に、SCR触媒の下流側には、SCR触媒にてスリップしたNH3を無害化する後段酸化触媒が間隔を有して配設されている。
The exhaust system of a diesel engine (hereinafter referred to as “engine”), which is an internal combustion engine, contains diesel exhaust particulates (hereinafter referred to as “PM (Particulate Matter)”) that are contained in exhaust gas discharged from the engine and are harmful substances. And nitrogen oxide (hereinafter referred to as NOx), and PM is supplemented by a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPF (Diesel Particulate Filter)”). The exhaust gas purified by DPF is subjected to a reduction reaction on a selective reduction catalyst that reacts NOx contained in the exhaust gas with a reducing agent (hereinafter referred to as “SCR catalyst (Selective Catalytic Reduction)”), and the NOx emission concentration Those in which the above is reduced have been widely put into practical use.
The effectiveness of ammonia (NH 3 ), which is used as a reducing agent, is known, but there is a problem in safety when ammonia is transported on a transportation vehicle such as an automobile. Is stored in a urea water tank and is used as a reducing agent by injecting urea water into the exhaust gas from the urea water tank.
Further, on the upstream side of the DPF, a pre-stage oxidation catalyst that oxidizes NO → NO2 (2NO + O2 → 2NO2) is disposed in the SCR catalyst in order to improve the NOx purification rate.
Further, a downstream oxidation catalyst that renders NH3 slipped by the SCR catalyst harmless is disposed at a downstream side of the SCR catalyst.
従って、DPFの上流側に配設される前段酸化触媒と、DPFと、SCR触媒と、SCR触媒の下流側に配設される後段酸化触媒は、夫々直列に配置する必要がある。
また、DPFを通過した排ガスに尿素水を添加(噴霧)するが、排ガスがSCR触媒に到達する前に、尿素水(ミスト状態)と排ガスとが十分に混合されている必要がある。
そのため、排ガス浄化装置としての長さが長くなり、車両への搭載性に問題が生じていた。
Therefore, the front-stage oxidation catalyst disposed on the upstream side of the DPF, the DPF, the SCR catalyst, and the rear-stage oxidation catalyst disposed on the downstream side of the SCR catalyst must be disposed in series.
Further, urea water is added (sprayed) to the exhaust gas that has passed through the DPF, but before the exhaust gas reaches the SCR catalyst, the urea water (mist state) and the exhaust gas need to be sufficiently mixed.
For this reason, the length of the exhaust gas purification device has been increased, and there has been a problem in mountability to vehicles.
関連する先行技術として、特許文献1が開示されている。
特許文献1によると、エンジン用の排ガス浄化装置は、一端側から順に前段DOC(前段酸化触媒)及びDPFが収納される第1の筒状ケースと、一端側から順にSCR触媒及び後段酸化触媒が収納される第2の筒状ケースと、を備え、第1の筒状ケースと第2の筒状ケースとが並列に配置されると共に、第1の筒状ケースの一端側と第2の筒状ケースの一端側とが相互に反対向きとなるように配置されて、第1の筒状ケースの他端側と第2の筒状ケースの一端側とが連結パイプにより連結され、連結パイプの上流側に還元剤供給ノズルが設けられた技術開示が成されている。
このような構造にすることによって、尿素水添加ノズルとSCR触媒との距離を長くしつつ、装置全体の長尺化防止を図っている。
Patent document 1 is disclosed as a related prior art.
According to Patent Document 1, an exhaust gas purifying apparatus for an engine includes a first cylindrical case in which a front-stage DOC (front-stage oxidation catalyst) and a DPF are stored in order from one end side, and an SCR catalyst and a rear-stage oxidation catalyst in order from one end side. A second cylindrical case to be housed, wherein the first cylindrical case and the second cylindrical case are arranged in parallel, and one end side of the first cylindrical case and the second cylinder The other end of the first cylindrical case and the one end of the second cylindrical case are connected to each other by a connecting pipe. A technical disclosure is provided in which a reducing agent supply nozzle is provided on the upstream side.
By adopting such a structure, the distance between the urea water addition nozzle and the SCR catalyst is increased, and the entire apparatus is prevented from being elongated.
ところが、将来的に排ガス規制強化の対応及び燃費向上を図るため、SCR触媒の容量を大きくする必要が生じている。
一方で、車両の形態、公道を走行する車両の外形寸法の法規制等があり、排ガス浄化装置を車両に搭載するためのレイアウトの制約を受ける。
特許文献1の場合、SCR触媒の還元容量を大きくするとSCR触媒が長くなり、搭載車両の形態によっては、車両の規定サイズを超えてしまい、公道を走行できない場合が生じる。
更に、SCR触媒を単純に長くした場合には、触媒の下流側ほど排ガスの温度が低下して、触媒の反応性が悪くなり、触媒容量をより大きくする必要があり、車両への搭載性悪化、触媒容量を大きくすることによるコストアップ等の不具合を有している。
However, it is necessary to increase the capacity of the SCR catalyst in order to respond to stricter exhaust gas regulations and improve fuel efficiency in the future.
On the other hand, there are regulations on the form of the vehicle, the outer dimensions of the vehicle traveling on the public road, and the like, and there are restrictions on the layout for mounting the exhaust gas purification device on the vehicle.
In the case of Patent Document 1, when the reduction capacity of the SCR catalyst is increased, the SCR catalyst becomes longer. Depending on the form of the mounted vehicle, the specified size of the vehicle may be exceeded, and there may be cases where the vehicle cannot travel on public roads.
Furthermore, when the SCR catalyst is simply lengthened, the temperature of the exhaust gas decreases toward the downstream side of the catalyst, the reactivity of the catalyst becomes worse, the catalyst capacity needs to be increased, and the mountability to the vehicle is deteriorated. In addition, there is a problem such as an increase in cost by increasing the catalyst capacity.
そこで、本発明はこのような不具合に鑑み成されたもので、SCR触媒の性能を最大限に利用可能としつつ、装置全体形状をコンパクトにした排ガス浄化装置の提供を目的とする。 Accordingly, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus in which the entire shape of the apparatus is made compact while making the performance of the SCR catalyst maximally usable.
本発明はかかる目的を達成するもので、内燃機関の排気系路に介装される排ガス浄化装置であって、
内部に前段酸化触媒と該前段酸化触媒の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタとが直列に配置され、軸線が車両前後方向に延在した第1排ガス浄化装置と、
前記排気系路の前記第1排ガス浄化装置の下流側に配設され、内部に、選択還元型SCR触媒と該選択還元型SCR触媒の下流側に後段酸化触媒とを直列に配置した複数のSCR触媒装置が並列に配置され、該並列に配置された夫々のSCR触媒装置の軸線が、前記第1排ガス浄化装置の前記軸線に対し略直角に配設されると共に、前記複数のSCR触媒装置の夫々の排ガス流入部を連結する入口連結部とを有した第2排ガス浄化装置と、
前記第1排ガス浄化装置の排ガス流出部と前記入口連結部とを連結して、内部に排ガスを流通させる連通管と、
前記連通管に配設され、該連通管内を流れる排ガスに還元剤を噴霧する還元剤添加ノズルと、を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置を提供できる。
The present invention achieves such an object, and is an exhaust gas purification device interposed in an exhaust system passage of an internal combustion engine,
A first exhaust gas purification device in which a front stage oxidation catalyst and a diesel particulate filter are arranged in series on the downstream side of the front stage oxidation catalyst, and an axis extending in the vehicle longitudinal direction;
A plurality of SCRs arranged downstream of the first exhaust gas purification device in the exhaust system and having a selective reduction SCR catalyst and a downstream oxidation catalyst arranged in series downstream of the selective reduction SCR catalyst. The catalyst devices are arranged in parallel, and the axes of the SCR catalyst devices arranged in parallel are arranged substantially perpendicular to the axis of the first exhaust gas purification device, and the plurality of SCR catalyst devices A second exhaust gas purification device having an inlet connection portion for connecting the respective exhaust gas inflow portions;
A communication pipe for connecting the exhaust gas outflow part of the first exhaust gas purification device and the inlet connection part to circulate the exhaust gas inside;
It is possible to provide an exhaust gas purification apparatus comprising a reducing agent addition nozzle disposed in the communication pipe and spraying a reducing agent on the exhaust gas flowing through the communication pipe.
かかる発明において、第2排ガス浄化装置の夫々のSCR触媒装置の軸線を第1排ガス装置の軸線(車両前後方向に配設)に対し直角になるように配設したので、第2排ガス浄化装置の車両前後方向寸法が小さくでき、排ガス装置全体形状がコンパクトになり、車両への搭載性及び装置全体の小型軽量化が図れる。
更に、第2排ガス浄化装置の2個のSCR触媒装置を並列に配置することで、排ガスとSCR触媒入り口部の接触面積が大きくなり、添加した尿素水を最大限に利用可能となり、SCR触媒の容積を必要最小限の大きさにすることが可能になり、触媒のコスト低減を図ることができる。
また、第2排ガス浄化装置のSCR触媒装置を並列に配置することで、排ガスがSCR触媒装置を通過する際の通過断面積が大きくなるので直列に配置した場合に比べ排ガスの流通抵抗を低くすることができ、内燃機関の排気抵抗が小さくなる分出力が向上し燃費向上が図れる。
In this invention, since the axis of each SCR catalyst device of the second exhaust gas purification device is arranged so as to be perpendicular to the axis of the first exhaust gas device (arranged in the vehicle longitudinal direction), the second exhaust gas purification device The longitudinal dimension of the vehicle can be reduced, the overall shape of the exhaust gas device can be made compact, and mounting on a vehicle and the size and weight of the entire device can be reduced.
Furthermore, by arranging the two SCR catalyst devices of the second exhaust gas purification device in parallel, the contact area between the exhaust gas and the SCR catalyst inlet is increased, and the added urea water can be utilized to the maximum extent. The volume can be reduced to the minimum necessary size, and the cost of the catalyst can be reduced.
Also, by arranging the SCR catalyst device of the second exhaust gas purification device in parallel, the passage cross-sectional area when the exhaust gas passes through the SCR catalyst device becomes large, so the flow resistance of the exhaust gas is made lower than when arranged in series. As a result, the output is improved and the fuel consumption can be improved as the exhaust resistance of the internal combustion engine decreases.
また、本願発明において好ましくは、前記還元剤添加ノズルは、前記第1排ガス浄化装置の流出部の外周壁と前記連通管との接合部部分であって、前記連通管の端部に配設されているとよい。 In the present invention, preferably, the reducing agent addition nozzle is a joint portion between an outer peripheral wall of the outflow portion of the first exhaust gas purification device and the communication pipe, and is disposed at an end of the communication pipe. It is good to have.
このような構成にすることにより、還元剤添加ノズルを連通管の排気系路の上流側端部に配設することで、還元剤添加ノズルから還元剤が噴霧されてから、SCR触媒装置までの距離を長くすることで、還元剤が排ガス中に均等に分散され易くなり、SCR触媒における還元作用の効率向上を図ることができる。
更に、還元剤添加ノズルが連通管に配設されているので、連通管内壁に付着した還元剤が排ガスによってSCR触媒側に運ばれ、連通管内に滞留することを防止できる。
By adopting such a configuration, the reducing agent addition nozzle is disposed at the upstream end of the exhaust system passage of the communication pipe, so that the reducing agent is sprayed from the reducing agent addition nozzle to the SCR catalyst device. By increasing the distance, the reducing agent is easily dispersed evenly in the exhaust gas, and the efficiency of the reducing action in the SCR catalyst can be improved.
Furthermore, since the reducing agent addition nozzle is disposed in the communication pipe, it is possible to prevent the reducing agent attached to the inner wall of the communication pipe from being carried to the SCR catalyst side by the exhaust gas and staying in the communication pipe.
また、本願発明において好ましくは、前記入口連結部には、前記連通管からの排ガスが前記複数のSCR触媒装置の夫々の前記排ガス流入部へ均等に流入させる分流ガイド部を配設するとよい。 In the present invention, preferably, the inlet connecting portion may be provided with a diversion guide portion that allows the exhaust gas from the communication pipe to uniformly flow into each of the exhaust gas inflow portions of the plurality of SCR catalyst devices.
このような構成にすることにより、分流ガイド部によって、還元剤を含んだ排ガスが並列に配設されたSCR触媒装置に均等に流入されるので、浄化効率の向上を図ることができる。 By adopting such a configuration, the exhaust gas containing the reducing agent is evenly introduced into the SCR catalyst device arranged in parallel by the diversion guide portion, so that the purification efficiency can be improved.
また、本願発明において好ましくは、並列に配置された複数の前記SCR触媒装置と前記連通管は、車両搭載時の平面視において、車両前後方向の外形寸法が前記第1排ガス浄化装置の前後方向寸法と略同等になるように配設するとよい。 Preferably, in the present invention, the plurality of the SCR catalyst devices and the communication pipes arranged in parallel have a vehicle front-rear direction external dimension in a front-rear direction dimension of the first exhaust gas purification apparatus in a plan view when mounted on the vehicle. It is good to arrange | position so that it may become substantially equivalent.
このような構成にすることにより、排ガス浄化装置の全体形状をコンパクトに配置することで、ホイールベース(WB)の短い車両においても排ガス浄化装置を、ホイールベース(WB)の長い車両と共通に使用することが可能となり、コスト低減が図れる。 By adopting such a configuration, the exhaust gas purification device can be used in common with a vehicle having a long wheelbase (WB) even in a vehicle having a short wheelbase (WB) by arranging the exhaust gas purification device in a compact shape. It is possible to reduce the cost.
また、本願発明において好ましくは、並列に配置された複数の前記SCR触媒装置は、車両上下方向に変位させて位置するとよい。 In the present invention, it is preferable that the plurality of SCR catalyst devices arranged in parallel be displaced in the vehicle vertical direction.
このような構成にすることにより、排ガス浄化装置は、ホイールベース(WB)の短いトラクターにおいても、ホイールベース(WB)の長い車両と同様の多数の走行用装置に加え、トラクター特有の装置が追加装着される場合においても、ホイールベース(WB)の長い車両と共通化が可能となり、コスト低減が図れる。
更に、2個のSCR触媒装置を車両上下方向に変位させて、車両前後方向の外形寸法を短くして、走行用装置の装着レイアウトに余裕をもたせることができるので、
各装置の車体への装着構造が簡単な装着構造となり各装置の信頼性を向上させることができる。
By adopting such a configuration, the exhaust gas purifying apparatus adds a tractor-specific device to a tractor with a short wheelbase (WB) in addition to a large number of traveling devices similar to a vehicle with a long wheelbase (WB). Even when it is mounted, it can be shared with a vehicle having a long wheelbase (WB), and the cost can be reduced.
Furthermore, the two SCR catalyst devices can be displaced in the vehicle up-down direction to shorten the vehicle front-rear direction external dimensions, so that the travel device mounting layout can be afforded,
The mounting structure of each device on the vehicle body becomes a simple mounting structure, and the reliability of each device can be improved.
また、本願発明において好ましくは、前記車両は、車幅方向中央部に、車幅方向に間隔を有し、且つ、車両前後方向に延在した左右一対のサイドフレームを有したシャシフレームを備え、
前記第1排ガス浄化装置は前記左右一対のサイドフレーム間に配設され、前記第2排ガス浄化装置は前記サイドフレームの車幅方向外側に配設されるとよい。
Preferably, in the invention of the present application, the vehicle includes a chassis frame having a pair of left and right side frames extending in the vehicle front-rear direction and having an interval in the vehicle width direction at the center in the vehicle width direction.
The first exhaust gas purification device may be disposed between the pair of left and right side frames, and the second exhaust gas purification device may be disposed outside the side frames in the vehicle width direction.
このような構成にすることにより、公道を走行する車両の車幅方向最大寸法は法規制により規定されている。
従って、第1排ガス浄化装置をサイドフレーム間に配設することにより第2排ガス浄化装置の軸線方向寸法を大きくすることが可能となり、SCR触媒装置の還元容量を大きくすることができる。
By adopting such a configuration, the maximum size in the vehicle width direction of a vehicle traveling on a public road is regulated by laws and regulations.
Therefore, by disposing the first exhaust gas purification device between the side frames, it is possible to increase the axial dimension of the second exhaust gas purification device, and it is possible to increase the reduction capacity of the SCR catalyst device.
また、本願発明において好ましくは、前記複数のSCR触媒装置の夫々の排ガス流出部には、排ガス管が夫々配設されているとよい。 In the present invention, preferably, exhaust gas pipes are respectively disposed in the exhaust gas outflow portions of the plurality of SCR catalyst devices.
このような構成にすることにより、複数のSCR触媒装置の排ガス流出部には排気管が夫々設けられているので、互いの排ガス流出部における他方の排気干渉を防止することができ、排ガスの流通抵抗を抑制して、内燃機関の排気抵抗が小さくなる分出力が向上し燃費向上が図れる。 With such a configuration, exhaust pipes are provided in the exhaust gas outflow portions of the plurality of SCR catalyst devices, respectively, so that it is possible to prevent the other exhaust interference in the exhaust gas outflow portions of each other, and the exhaust gas circulation Since the resistance is suppressed and the exhaust resistance of the internal combustion engine is reduced, the output is improved and the fuel consumption can be improved.
本発明によれば、SCR触媒の性能を最大限に利用可能としつつ、装置全体形状をコンパクトにした排ガス浄化装置の提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust gas purification apparatus which made the whole apparatus shape compact can be provided, making the performance of an SCR catalyst possible to the maximum.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
また、説明において上下方向(重力方向)及び前後左右方向については、運転席に着座した状態を基準にして記載する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specifically described. Only.
In the description, the vertical direction (gravity direction) and the front / rear / left / right direction are described with reference to the state of sitting in the driver's seat.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態にかかる排ガス浄化装置の概略構成の平面図、図2に図1の車両車幅方向外方視の側面図を示す。
1は、排ガス浄化装置全体構成を示す。
排ガス浄化装置1は、車両のシャシフレーム8に搭載された内燃機関であるディーゼルエンジン(以後エンジンと称す)から排出される排ガスが最初に流入する前段酸化触媒21とディーゼルパティキュレート(以後PM(Particulate Matter)と称す)を捕捉するDPF(Diesel Particulate Filter)22を備えた第1排ガス浄化装置2と、第1排ガス浄化装置2の下流側に配置され、還元剤である尿素水を添加することで排ガス中のNOxを還元処理するSCR触媒(Selective Catalytic Reduction)51と、該SCR触媒51にてスリップしたアンモニア(NH3)を浄化する後段酸化触媒52を備えた2個のSCR触媒装置5を並列に配置すると共に、2個のSCR触媒装置5夫々の排ガス流入部である第2入口室53に排ガスを導入する連結部である入口連結部31を有した第2排ガス浄化装置3と、第1排ガス浄化装置2の下流側の排ガス流出部である第1出口室24と入口連結部31とを連結して、内部に排ガスを連通させる連通管7と、連通管7の排ガス系路上流部に配設された尿素水添加ノズル9とで構成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a plan view of a schematic configuration of an exhaust gas purifying apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of the vehicle vehicle width direction in FIG.
1 shows the whole structure of the exhaust gas purification apparatus.
The exhaust gas purification apparatus 1 includes a front-
排ガス浄化装置1は、車両のシャシフレーム8に搭載されている。
シャシフレーム8は、車両の車幅方向中間部に、車両前後方向に延在し、且つ車幅方向に間隔を有した左右一対のサイドフレームLH81、RH82と、左右一対のサイドフレームLH81、RH82間に車幅方向へ延在して、両端を左右一対のサイドフレームLH81、RH82に固着されると共に、車両前後方向に間隔を有して配置された複数のクロスメンバ83とで梯子状に形成されている。
The exhaust gas purification device 1 is mounted on a chassis frame 8 of a vehicle.
The chassis frame 8 extends between the pair of left and right side frames LH81, RH82 and the pair of left and right side frames LH81, RH82 extending in the vehicle front-rear direction and spaced in the vehicle width direction at the vehicle width direction intermediate portion of the vehicle. The both ends are fixed to a pair of left and right side frames LH81 and RH82 and are formed in a ladder shape with a plurality of
第1排ガス浄化装置2は、左右一対のサイドフレームLH81、RH82間のサイドフレームRH82側に、第1排ガス浄化装置2の軸線を車両前後方向に沿って配置されている。
尚、本実施形態では、第1排ガス浄化装置2の装着を、サイドフレームRH82側としたが、サイドフレームLH81に装着してもよい。
第1排ガス浄化装置2には、排気系路上流側から順に、エンジンからの排ガスが流入する排ガス流入部である第1入口室23と、前段酸化触媒21と、該前段酸化触媒21に間隔を有して配置されたDPF22と、排ガス流出部である第1出口室24とを備えている。
第1入口室23は、排ガス流入口23aから前段酸化触媒21に向かって円錐状に拡径された形状を成し、前段酸化触媒21の前面に対して、排ガスが均等に分散されるように形成されている。
第1出口室24は、DPF22を通過した排ガスの流通抵抗を抑制する空間容量を有し、第1排ガス浄化装置2の軸線CL1に対し略直角方向に開口した排出口24aが穿設されている。
The first exhaust
In the present embodiment, the first exhaust
In the first exhaust
The
The
また、第1排ガス浄化装置2を、左右一対のサイドフレームLH81、RH82間に配置することにより、次のような効果を得ることができる。
即ち、公道を走行する車両の車幅方向最大寸法は法規制により規定されている。
従って、第1排ガス浄化装置2をサイドフレームLH81、RH82間に配設することにより第2排ガス浄化装置5の軸線CL2方向寸法(車幅方向寸法)を大きくすることが可能となり、排ガスクリーン化の法規制が強化された場合に、SCR触媒装置の容量を大きくすることができる。
Moreover, the following effects can be acquired by arrange | positioning the 1st exhaust
That is, the maximum size in the vehicle width direction of a vehicle traveling on a public road is regulated by laws and regulations.
Therefore, by disposing the first exhaust
前段酸化触媒21は、SCR触媒51において、NOx浄化率を向上させるため、NO→NO2に酸化(2NO+O2→2NO2)するものである。
また前段酸化触媒21は、通常運転時の排ガス中のPMを、酸化させることで低減すると共に、このとき生成するNO2の作用により、フィルタに捕集されたPMを連続的に燃焼させ低減する。
フィルタに所定量のPMが堆積した場合には、添加されるHCを燃焼させることで、フィルタの温度を高温維持し、堆積したPMを燃焼させる。
また、DPF22は、排ガス中の未燃焼微細物質(以後PMと称す)を捕捉するフィルタ作用を有している。
In the
Further, the front-
When a predetermined amount of PM is deposited on the filter, the added HC is burned to maintain the temperature of the filter at a high temperature, and the deposited PM is burned.
Further, the
図3に示すように、第2排ガス浄化装置3は、サイドフレームRH82の車幅方向外側に配置されている。
第2排ガス浄化装置3は、排気系路上流側から順に、排ガス流入部である第2入口室53と、SCR触媒51と、SCR触媒51に間隔を有して後段酸化触媒52と、排ガス流出部である第2出口室54とを備えた2個のSCR触媒装置5、5が、排気系路に対して並列に構成されている。
そして、2個のSCR触媒装置5、5夫々の軸線CL2は、第1排ガス浄化装置2の軸線CL1に対して略直角に配置されている。
更に、2個のSCR触媒装置5、5と連通管7の平面視における軸線CL2間距離L3を有して、前後方向外形寸法L2が、第1排ガス浄化装置2の軸線方向の外形寸法L1と略同じか、小さくなるように配設されている。
このようにすることで、排ガス浄化装置2全体形状のコンパクト化を図り、ホイルベース(WB)の短い車両においても、ホイールベース(WB)の長い車両と共通化を図ることができる。
As shown in FIG. 3, the second exhaust
The second exhaust
The two
Furthermore, it has the distance L3 between the axis lines CL2 in the plan view of the two
By doing so, the overall shape of the exhaust
SCR触媒装置5は、排ガス中に添加された尿素水から発生するアンモニアによってNOxを還元する。
また、後段酸化触媒は、NH3(アンモニア)がSCR触媒で消費されずに過剰となった場合に、酸化作用により、NH3が排出されるのを抑制するものである。
The
Further, the post-stage oxidation catalyst suppresses the discharge of NH3 due to the oxidation action when NH3 (ammonia) becomes excessive without being consumed by the SCR catalyst.
更に、第2排ガス浄化装置3は、2個のSCR触媒装置5、5の第2入口室53、53に連結して、該第2入口室53、53に連通管7からの排ガスを導入する入口連結部31と、後段酸化触媒52、52を通過した排ガスが流出される排ガス流出部である第2出口室54、54とを備えている。
入口連結部31は、後述する連通管7を流れてくる噴霧状の尿素水を含んだ排ガスが、2個のSCR触媒装置5、5に均等に流入するようにした分流ガイド部31b、31bが形成されている。
分流ガイド部31b、31bは、円筒状を成した連通管7の下流側端部に連続した入口連結部31の入口部31cの開口中心CPと対向した位置を第1頂部31aとして、該第1頂部31aから夫々の第2入口室53、53に連結する円弧状に形成された円筒形の分流ガイド部31b、31bが二股状に形成されている。
分流ガイド部31によって、還元剤を含んだ排ガスが並列に配設された2個のSCR触媒装置5に均等に流入されるので、浄化効率の向上を図ることができる。
Further, the second exhaust
The
The
Since the exhaust gas containing the reducing agent is evenly introduced into the two
第2排ガス浄化装置3の2個のSCR触媒装置5、5の夫々のSCR触媒51及び後段酸化触媒52で浄化された排ガスは第2出口室54、54に流入する。
第2出口室54、54には、夫々の第2出口室54、54を連結した排出連結部32が設けられている。排出連結部32には、排ガスを車両外側に向けて排出する排気管35に接続されている。
排出連結部32は、第2出口室54、54に流入した排ガスが滑らかに排気管35側に流れていくようにした排出ガイド部32b、32bが形成されている。
排出ガイド部32b、32bは、円筒状を成した排気管35の排気系路上流側端部35aの開口中心CP2と対向した位置を第2頂部32aとし、該第2頂部32aから夫々の第2出口室54、54に連結する円弧状に形成された円筒形の排出ガイド部32b、32bが二股状に形成されている。
排出ガイド部32bによって、浄化された排ガスは排気管35側に滑らかに流れ、排気抵抗を抑制して、エンジンの出力向上を図り、燃費向上効果が得られる。
The exhaust gas purified by the
The
The
The
Purified exhaust gas smoothly flows to the
第1排ガス浄化装置2と入口連結管31との間には、第1出口室24に流入した排ガスを第2排ガス浄化装置3に導入するための連通管7が配設されている。
連通管7は、連通管7の上流側端部7aが第1出口室24の排出開口部24aの外周縁に接合されている。
一方、連通管7は、連通管7の下流側端縁7bが入口連結部31の入口部31cに連結されている。
更に、連通管7は排出開口部24aから第2排ガス浄化装置3の2個のSCR触媒装置5、5の軸線CL2と略平行で、且つ直線状に延在して、第2排ガス浄化装置3の最外側部(車両車幅方向)近傍で、軸線CL2に対して略直角に屈曲させ、2個のSCR触媒装置5、5の中間部で更に、軸線CL2方向に屈曲した形状を成している。
A
In the
On the other hand, in the
Further, the
連通管7には、該連通管7と第1出口室24の外壁部との連結部で、且つ連通管7の端部7aに尿素水を噴霧状に噴出する還元剤添加ノズルである尿素水添加ノズル9が配置されている。
尿素水添加ノズル9には図示されない還元剤噴射装置によって還元剤(尿素水)を供給される。
このようにすることで、尿素水添加ノズル9から還元剤が噴霧されてから、SCR触媒装置5までの距離を長くすることで、還元剤が排ガス中に均等に分散され易くなり、SCR触媒における還元作用の効率向上を図ることができる。
更に、尿素水添加ノズル9が連通管7に配設されているので、連通管7内壁に付着した還元剤が排ガスによってSCR触媒側に運ばれ、連通管内に滞留することを防止できる。
The
A reducing agent (urea water) is supplied to the urea
By doing in this way, it becomes easy to disperse | distribute a reducing agent in exhaust gas uniformly by lengthening the distance to the
Furthermore, since the urea
排ガスの流れについて説明する。
シャシフレーム8の前部に搭載されたエンジンからの排ガスは、第1排ガス浄化装置2の排ガス流入口23aから第1入口室23に導入され、拡散しながら前段酸化触媒21に流れる。
前段酸化触媒21において、排ガス中のNO→NO2に酸化(2NO+O2→2NO2)する。
その後、DPF22にて粒子状物質(PM)を濾過し、第1出口室24に流出される。
第1出口室24の排ガスは、連通管7に導入され、尿素水添加ノズル9からの噴霧状尿素水を添加され、混合しながら第2排ガス浄化装置3の入口連結部31に流れる。
排ガスは、入口連結部31の分流ガイド部材31bによって、2個のSCR触媒装置5内に均等に導入される。
夫々のSCR触媒装置5内において、排ガスは、SCR触媒51によって窒素(N2)と水(H2O)に還元される。
後段酸化触媒52は、SCR触媒装置5からスリップしたアンモニアを酸化する。
浄化された排ガスは、第2出口室54から排出連結管32を介して大気に放出される。
The flow of exhaust gas will be described.
Exhaust gas from the engine mounted on the front portion of the chassis frame 8 is introduced from the
In the
Thereafter, the particulate matter (PM) is filtered by the
The exhaust gas in the
The exhaust gas is uniformly introduced into the two
In each
The
The purified exhaust gas is discharged from the
このような構造にすることで、第2排ガス浄化装置3の夫々のSCR触媒装置5の軸線CL2を第1排ガス装置の軸線CL1に対し直角になるように配設したので、第2排ガス浄化装置3と連通管7とを合わせた車両前後方向寸法が縮小され、排ガス浄化装置1全体形状がコンパクトになり、車両への搭載性及び装置全体の小型軽量化が図れる。
更に、第2排ガス浄化装置3の2個のSCR触媒装置5を並列に配置することで、排ガスがSCR触媒装置5を通過する際の通過断面積が大きくなるので、SCR触媒51と排ガスとの接触面積が大きくなり、SCR触媒装置5の性能を最大限に利用可能となり、SCR触媒51の容積を必要最小限の大きさにすることが可能になり、触媒のコスト低減を図ることができる。
また、第2排ガス浄化装置3のSCR触媒装置5を並列に配置することで、直列に配置した場合に比べ排ガスの流通抵抗を低くすることができ、内燃機関の排気抵抗が小さくなり、出力が向上し燃費向上につながる。
With such a structure, since the axis CL2 of each
Furthermore, by arranging the two
Further, by arranging the
(第2実施形態)
本実施形態は、第1実施形態に対し、2個のSCR触媒装置5が車両外方からの側面視において、上下に変位させた以外は同じである。
従って、同一部品は同一符号を用いて説明は省略する。
(Second Embodiment)
This embodiment is the same as the first embodiment except that the two
Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図4は、排ガス浄化装置10を車両外方からの側面視を示した図である。
排ガス浄化装置10は、第1排ガス浄化装置2と、第2排ガス浄化装置3と、第2排ガス浄化装置3の入口連結部31と第1排ガス浄化装置2の第1出口室24とを連結する連通管7と、尿素水添加ノズル9と、排気管35と、を備えている。
第1排ガス浄化装置2の第1出口室24に連結した連通管7は、第2排ガス浄化装置3の2個のSCR触媒装置5の入口連結部31に連結されている。
FIG. 4 is a side view of the exhaust
The exhaust
The
2個のSCR触媒装置5は、入口連結部31の開口中心CP1を中心にして、車両前方側のSCR触媒装置5が下方へL6下がり、車両後方側のSCR触媒装置5が上方へL6上昇した形状に配置されている。
その結果、片側でL5の車両前後方向の寸法縮小が可能となり、車両への搭載性が増し、ホイールベース(WB)の短い車両にも容易に搭載できる。
尚、第2実施形態においては、2個のSCR触媒5の軸線CL間はL3寸法が保持されている。
しかし、分流ガイド部31bにガイドされた排ガスがSCR触媒5に集中的に当たらないように、例えば、分流ガイド部35b(図5の2点鎖線)を円筒状の第2入口室53に対し接線方向にガイドするように形成して、L3寸法を短くすることにより、更に、車両前後方向の寸法縮小が可能となる。
The two
As a result, the size of L5 in the vehicle front-rear direction can be reduced on one side, the mountability on the vehicle is increased, and the vehicle can be easily mounted on a vehicle having a short wheelbase (WB).
In the second embodiment, the L3 dimension is maintained between the axis lines CL of the two
However, for example, the
(第3実施形態)
本実施形態は、第1実施形態に対し、2個のSCR触媒装置5の夫々の第2出口室54、54からの排気管を夫々独立させた以外は同じである。
従って、同一部分は説明を省略する。
(Third embodiment)
The present embodiment is the same as the first embodiment except that the exhaust pipes from the
Therefore, the description of the same part is omitted.
図5は、排ガス浄化装置20の平面図である。
排ガス浄化装置20は、第1排ガス浄化装置2と、第2排ガス浄化装置3と、第2排ガス浄化装置3の入口連結部31と第1排ガス浄化装置2の第1出口室24とを連結する連通管7と、尿素水添加ノズル9と、SCR触媒装置5の第2出口室54、54夫々に連結した排気管37、38と、を備えている。
FIG. 5 is a plan view of the exhaust
The exhaust
一方の排気管37は、第2排ガス浄化装置3の車両前後方向後側に配設されたSCR触媒装置5の第2出口室54に連結されている。
他方の排気管38は、第2排ガス浄化装置3の車両前後方向前側に配設されたSCR触媒装置5の第2出口室54に連結されている。
夫々の排気管37、38は、排ガスを独立して大気へ放出するようになっている。
排気管37、38を独立した排気管としたことにより、夫々の第2出口室54、54から排気管37、38に流出する際に、他方の排気脈流による排気干渉を防止して、排気抵抗の上昇を抑制することができる。
排ガスの流通抵抗を抑制は、内燃機関の排気抵抗が抑制される分出力が向上し燃費向上が図れる。
One
The
Each of the
By using the
Suppressing the flow resistance of the exhaust gas improves the output by reducing the exhaust resistance of the internal combustion engine and improves the fuel consumption.
内燃機関の排ガス浄化装置に関し、特に排ガス中に含まれる窒素酸化物を除去する排ガス浄化装置に適用することができる。 The present invention relates to an exhaust gas purification device for an internal combustion engine, and can be applied particularly to an exhaust gas purification device that removes nitrogen oxides contained in exhaust gas.
1、10、20 排ガス浄化装置
2 第1排ガス浄化装置
3 第2排ガス浄化装置
5 SCR触媒装置
7 連通管
8 シャシフレーム
9 尿素水添加ノズル(還元剤添加ノズル)
21 前段酸化触媒
22 DPF(ディーゼルパティキュレートフィルタ)
23 第1入口室(第1排ガス浄化装置の排ガス流入部)
24 第1出口室(第1排ガス浄化装置の排ガス流出部)
31 入口連結部(連結部)
31a、32a 頂部
31b、35b 分流ガイド部
32 排出連結部
32b 排出ガイド部
35、37、38 排気管
51 SCR触媒(選択還元型SCR触媒)
52 後段酸化触媒
53 第2入口室(第2排ガス浄化装置の排ガス流入部)
54 第2出口室(第2排ガス浄化装置の排ガス流出部)
DESCRIPTION OF
21
23 1st entrance chamber (exhaust gas inflow part of 1st exhaust gas purification apparatus)
24 1st exit chamber (exhaust gas outflow part of 1st exhaust gas purification apparatus)
31 Entrance connection part (connection part)
31a, 32a
52 Second-
54 2nd exit chamber (exhaust gas outflow part of 2nd exhaust gas purification apparatus)
Claims (7)
内部に前段酸化触媒と該前段酸化触媒の下流側にディーゼルパティキュレートフィルタとが直列に配置され、軸線が車両前後方向に延在した第1排ガス浄化装置と、
前記排気系路の前記第1排ガス浄化装置の下流側に配設され、内部に、選択還元型SCR触媒と該選択還元型SCR触媒の下流側に後段酸化触媒とを直列に配置した複数のSCR触媒装置が並列に配置され、該並列に配置された夫々のSCR触媒装置の軸線が、前記第1排ガス浄化装置の前記軸線に対し略直角に配設されると共に、前記複数のSCR触媒装置の夫々の排ガス流入部を連結する入口連結部とを有した第2排ガス浄化装置と、
前記第1排ガス浄化装置の排ガス流出部と前記入口連結部とを連結して、内部に排ガスを流通させる連通管と、
前記連通管に配設され、該連通管内を流れる排ガスに還元剤を噴霧する還元剤添加ノズルと、を備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。 An exhaust gas purification device interposed in an exhaust system passage of an internal combustion engine,
A first exhaust gas purification device in which a front stage oxidation catalyst and a diesel particulate filter are arranged in series on the downstream side of the front stage oxidation catalyst, and an axis extending in the vehicle longitudinal direction;
A plurality of SCRs arranged downstream of the first exhaust gas purification device in the exhaust system and having a selective reduction SCR catalyst and a downstream oxidation catalyst arranged in series downstream of the selective reduction SCR catalyst. The catalyst devices are arranged in parallel, and the axes of the SCR catalyst devices arranged in parallel are arranged substantially perpendicular to the axis of the first exhaust gas purification device, and the plurality of SCR catalyst devices A second exhaust gas purification device having an inlet connection portion for connecting the respective exhaust gas inflow portions;
A communication pipe for connecting the exhaust gas outflow part of the first exhaust gas purification device and the inlet connection part to circulate the exhaust gas inside;
An exhaust gas purification apparatus comprising: a reducing agent addition nozzle disposed in the communication pipe and spraying a reducing agent on the exhaust gas flowing in the communication pipe.
前記第1排ガス浄化装置は前記左右一対のサイドフレーム間に配設され、前記第2排ガス浄化装置は前記サイドフレームの車幅方向外側に配設されたことを特徴とする請求項 1乃至5のいずれかに記載の排ガス浄化装置。 The vehicle includes a chassis frame having a pair of left and right side frames extending in the vehicle front-rear direction and having an interval in the vehicle width direction at the center in the vehicle width direction,
6. The first exhaust gas purification device is disposed between the pair of left and right side frames, and the second exhaust gas purification device is disposed outside the side frame in the vehicle width direction. The exhaust gas purification apparatus according to any one of the above.
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